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摘要
背景:本研究探讨了抑制磷酸二酯酶5 (PDE5)作为治疗高原肺动脉高压(HAPH)的一种策略。
方法:689名受试者(313名男性)，平均年龄(SD) 44岁(0.6岁)，居住在2500米以上，通过体检和心电图筛查HAPH，其中188人(27%)符合右心室肥厚标准。44人进行心导管检查，29人(66%)静息平均肺动脉压(PAP)高于25mmhg。22名平均肺动脉压升高的患者随机接受西地那非(25或100 mg)或匹配的安慰剂，每次8小时，持续12周。
结果:3个月时，服用西地那非25 mg 8小时(n = 9)的患者在给药间隔结束时的平均PAP(−6.9 mm Hg)显著(p = 0.018)低于服用安慰剂的患者(n = 8) (95% CI−12.4至−1.3)。与安慰剂相比，西地那非100 mg 8小时(n = 5)的治疗效果为−6.4 mm Hg (95% CI−12.9至0.1)。两种剂量增加了6分钟的步行距离，低剂量增加了45.4米(95% CI 11.5至79.4;p = 0.011)和较高剂量40.0 m (95% CI 0.2至79.8;p = 0.049)。西地那非耐受性良好。三名HAPH患者的尸检肺标本显示重塑肺小动脉的肌肉外膜中有丰富的PDE5。
结论:PDE5是治疗HAPH的一个有吸引力的药物靶点，有必要对PDE5抑制在HAPH中的长期影响进行更大的研究。
- CO，心输出量
- HAPH，高海拔肺动脉高压
- 6MW, 6分钟步行测试
- NO，一氧化氮
- PAP，肺动脉压
- PDE5，磷酸二酯酶5型
- PVR，肺血管阻力
- 右心室肥厚
- 磷酸二酯酶抑制
- 缺氧致肺动脉高压
- 高度
统计数据来自Altmetric.com
高海拔肺动脉高压(HAPH)是世界山区的一个公共卫生问题，包括在吉尔吉斯斯坦，它在高原人口中很常见。1据估计，超过1.4亿人居住在海拔2500米以上，2临时上山的游客人数接近4000万。3.
HAPH的特征是继发于缺氧引起的肺血管收缩和肺小动脉血管重构的肺血管阻力增加。1，4，5血管重构包括血管壁的所有细胞成分，内皮功能障碍，平滑肌延伸到以前非肌肉化的血管，以及外膜增厚。4，5其结果是右心室压力负荷增加，运动能力降低，并因右心室衰竭而过早死亡。6肺血管结构的改变至少部分是由于与平滑肌细胞增殖相关的缺氧和肺血管张力的增加，这是治疗干预的靶点。6
这种病理生理的生化途径尚不清楚，但人们认为一氧化氮(NO)的减少与此有关。在动物研究中，内皮型一氧化氮合酶的缺失增加了这种情况的易感性。7有趣的是，适应了3600米海拔生活的藏族居民呼出的气体中NO的浓度是低海拔居民的两倍，8和吸入NO已被证明对HAPH的肺血流动力学有有益的影响。9
一氧化氮具有血管松弛和抗增殖作用，这是由环GMP介导的。10环GMP由磷酸二酯酶(PDE)水解。PDE5是存在于肺血管系统的主要PDE亚型，在肺中比在其他组织中更丰富。11这提供了相对选择性肺血管扩张的可能性，几乎没有全身性低血压。具有PDE5抑制活性的药物可降低动物模型的肺动脉压(PAP)。12 -15在一项早期的研究中，我们发现选择性PDE5抑制剂西地那非对健康受试者缺氧的急性升压反应有显著抑制作用。12本研究旨在通过探讨西地那非对HAPH患者的血流动力学反应和PDE5酶在肺标本中的分布，探讨PDE5在调节PAP和肺血管阻力(PVR)中的作用。
方法
主题
所有志愿者(年龄16-86岁)都是从海拔2500-4000米的吉尔吉斯斯坦纳林地区招募的。所有受试者都是Naryn的本地人和居民，每年在2500米以下的时间不超过2周。所有患者都接受了病史、体格检查、肺活量、血压测量和心电图等健康筛查。符合右心室肥厚(RVH)心电图标准的受试者被邀请在比什凯克(海拔760米)进行右心导管置管。RVH的心电图标准是以下模式之一:右轴偏移，定义为额面QRS轴小于或90度;大于或等于5 mm的导联V1的R波，R/S比为>1,V5或V6的S为>R;过渡区的左移(心前导联具有等幅的负偏转)。右心导管使用Swan-Ganz热稀释导管(Baxter Healthcare, Compton, UK)连接到警惕性监测器(Baxter Healthcare, Compton, USA)。静息平均PAP大于25mmhg, PVR大于200 dyess /cm的患者5随机给予西地那非或安慰剂治疗12周。同时存在医疗状况(包括由于虚弱或关节炎导致的行走困难)或感觉无法前往比什凯克国家心脏病中心的患者被排除在随机化方案之外。从死于HAPH的同一人群的患者中获取肺标本进行组织学检查。1
该研究得到了比什凯克国家心脏病和内科中心和哈默史密斯医院、切尔西医院、威斯敏斯特和夏洛特女王医院信托基金的当地伦理委员会的批准。所有受试者和家庭均获得知情同意。
研究设计
合适的患者被随机分配接受西地那非，25毫克或100毫克，或匹配的安慰剂每8小时，持续12周。这项研究是双盲的。主要终点是治疗12周后平均PAP与基线(第0周)相比的变化。其他疗效指标为PVR(平均PAP (mm Hg) -肺毛细血管楔形压(mm Hg)/心排血量(CO, l/min) × 80 dyess .s/cm5)，心排血量(l/min)，以及治疗12周后从第0周开始的6分钟步行距离(6MW)。堪萨斯城心肌病问卷的物理限制域16用来评估活动。
基线(0周)和12周测量均在到达医院后7-10天内在760米处进行。患者在评估期间返回了他们的村庄。通过片剂计数评估依从性。6分钟步行和血液测试是在心导管检查前24小时进行的。在休息30分钟后，按照标准操作程序进行基线心肺血流动力学测量。12周时，这些测量在给药8-10小时后进行(槽位测量)，并在口服一剂研究药物60分钟后重复(剂量后1小时测量)。
组织学研究
对三名死于HAPH和右心室肥厚且有肺血管重构组织学证据的吉尔吉斯高地人的肺组织切片进行了检查，并对来自同一地区的两名死于道路交通事故、年龄相仿的健康人的肺组织切片进行了检查。1脱蜡和再水切片用0.1%胰蛋白酶在0.1%氯化钙(pH 7.6)中提取蛋白水解抗原，在37°C下处理8分钟17使用亲和素-生物素-过氧化物酶复合物(ABC Elite, Vector)法以3,3 ' -二氨基联苯胺为底物进行免疫染色。针对人类PDE5A1(编码LIP-1)的n端1-12氨基酸残基(MERAGPSFGQQR)和所有三个PDE5剪合变体共同的c端341氨基酸序列(编码αPRO)，在兔体内培养抗血清。18，19小鼠抗α-平滑肌肌动蛋白单克隆抗体(α-SMA;克隆IA4, Sigma)和CD31(克隆JC/70A, Dako, Ely, UK)。PDE5免疫染色的特异性可通过预先吸收含有肽抗原(0.001 ~ 100 μg/ml)的稀释抗血清(1:1000)和不使用原抗血清后无染色证实。切片用苏木精反染色，脱水，在二甲苯中清除，安装在Pertex (CellPath, Hemel Hempstead, UK)，用光学显微镜检查。
统计分析
数据以平均数(SD)表示。采用方差分析(ANOVA)比较西地那非组和安慰剂组从基线到第12周的主要终点(平均PAP)和次要终点(PVR、CO、身体症状评分和6MW)的变化。用方差分析比较三个治疗组之间的差异。如果观察到三个治疗组之间有显著差异，则将每个治疗组与安慰剂进行比较。此外，西地那非联合剂量组(西地那非25 mg 8小时和100 mg 8小时)通过方差分析与安慰剂进行比较。
结果
学科特点
在高海拔地区对689名居民进行了心电图(313名男性，平均(SD)年龄41(0.6)岁)。188名受试者(27%，113名男性)有一个或多个RVH心电图标准。测量了44名心电图有RVH证据的高原人的肺动脉血流动力学，29名(25名男性)的平均静息PAP为>25 mm Hg。假设188名心电图有RVH证据的人中相同比例(66%)的PAP升高，估计HAPH在本研究人群(689人)中的患病率为18%。导管组中有25名PAP升高(>25 mm Hg)的患者自愿进行随机分组治疗。其中3人在随机分组后拒绝进一步随访(家庭事务使他们无法前往比什凯克)。22名患者完成了研究;他们的年龄和肺功能数据见表1，基线血流动力学数据见表2。所有受试者在入职时都报告了中度用力时的呼吸困难，大多数被判断为NYHA/WHO功能级别II/III(表1)。治疗组之间没有临床显著的基线差异。
对治疗的反应
意思是人民行动党
在给药后8-10小时(波谷)测量的平均PAP从基线到第12周的变化上，三组之间有统计学差异(p = 0.039)。西地那非25 mg 8小时平均PAP降低了−6.9 mm Hg (95% CI−12.4至−1.3;P = 0.018)与安慰剂相比。与安慰剂相比，高剂量西地那非的治疗效果为−6.4 mm Hg (95% CI−12.9至0.1)。当接受西地那非的患者合并为单一治疗组时，与安慰剂相比，槽时平均PAP显著降低了−6.7 mm Hg (95% CI−11.6至−1.8)(p = 0.010)。
在给药后1小时测量的平均PAP从基线到第12周的变化方面，三组之间也观察到有统计学意义的差异(p<0.001)。与安慰剂相比，西地那非25 mg和100 mg分别使平均PAP降低了- 11.4 mm Hg (95% CI - 16.7至- 6.1)和- 11.8 mm Hg (95% CI - 18.0至- 5.6)。当接受西地那非的患者合并为单一治疗组时，与安慰剂相比，剂量后1小时的平均PAP显著降低了−11.6 mm Hg (95% CI−16.3至−6.9)(p<0.001)。
PVR
从基线到第12周，三组之间测量的低谷水平和给药后1小时的PVR变化无统计学显著差异。与安慰剂相比，西地那非25 mg和100 mg 8小时的治疗效果为16.2达因/厘米5(95% CI−137.3 ~ 169.7)和−76.9 dyne.s/cm5(95% CI−257.0 ~ 103.2)。与安慰剂相比，低剂量西地那非在给药后1小时的治疗效果为−89.1 dyne.s/cm5(95% CI−214.7 ~ 36.5)和较高剂量−129.9 dyne.s/cm5(95% CI−277.2 ~ 17.4)。对于西地那非联合治疗，效应量为−17.1达因/厘米5(95% CI−157.4 ~ 123.2)和−103.7 dyne.s/cm5(95% CI−215.9至8.6)分别为剂量期和剂量后1小时测量。
心输出量
三组之间从基线到12周的心排血量变化无统计学差异(p = 0.051)，因此不再进行进一步的统计学比较。与安慰剂相比，低剂量和高剂量西地那非在低谷水平的治疗效果分别为- 1.0 l/min (95% CI−2.1 ~ 0.1)和0.5 l/min (95% CI−0.8 ~ 1.9)。当接受西地那非的患者合并为单一治疗组时，在低谷水平的心排血量降低了- 0.4 l/min (95% CI - 1.6 - 0.7)，但与安慰剂无显著差异。
三组患者给药后1小时心排血量从基线到第12周的变化无统计学差异。在给药后1小时，与安慰剂相比，低剂量和高剂量西地那非的治疗效果分别为- 0.6 l/min (95% CI−1.8 ~ 0.6)和- 0.2 l/min (95% CI−1.2 ~ 1.6)。对于西地那非联合治疗，给药后1小时的效应量为−0.3 l/min (95% CI−1.4 - 0.8)。
6兆瓦的距离
从基线到第12周，三组间6MW距离的变化差异有统计学意义(p = 0.028)。西地那非25 mg 8小时增加了45.4 m (95% CI 11.5 ~ 79.4;p = 0.011)，西地那非100 mg 8小时时为40.0 m (95% CI 0.2 ~ 79.8;P = 0.049)与安慰剂相比。与安慰剂组相比，西地那非联合治疗组的治疗效应量(p = 0.007)为43.5 m (95% CI 13.4 ~ 72.6)，具有统计学意义。
其他参数
三组患者身体症状评分基线至第12周的变化差异有统计学意义(p = 0.024)。与安慰剂相比，低剂量和高剂量西地那非的治疗效果分别为8.4 (95% CI−0.2 ~ 17.0)和14.0 (95% CI 4.0 ~ 24.1;P = 0.009)。对于西地那非联合治疗，与安慰剂相比，具有统计学意义的治疗效应量(p = 0.012)为10.4 (95% CI 2.5 ~ 18.3)。对全身血压无明显治疗效果。西地那非耐受性良好。所有受试者均报告幸福感有所改善，未报告不良反应。
组织学研究
三名死于HAPH的吉尔吉斯斯坦高原人的肺显示出典型的缺氧诱导血管重塑特征，包括出现纵向定向的内膜细胞和远端伴肺泡导管和肺泡壁的小动脉肌化。1，5所有这些细胞显示PDE5免疫染色(图1)，平滑肌细胞分布在整个肺血管。PDE5免疫染色在原抗血清与肽抗原预吸收后消失，内皮层和外膜层未见PDE5免疫染色。健康人肺中血管平滑肌呈正常分布，平滑肌也表达免疫反应性PDE5。
吉尔吉斯高原人高海拔肺动脉高压肺重塑血管中PDE5的免疫组化定位。PDE5免疫染色定位于肺泡导管和肺泡壁的纵向内膜细胞(A和B，白色箭头)和远端肌化小动脉(C和D)。内皮细胞缺乏免疫反应性(C，黑色箭头)。
讨论
这项研究表明HAPH患者的肺在重塑肺动脉的肌肉化外膜中有丰富的PDE5。PDE5抑制剂西地那非(sildenafil)的慢性治疗与平均PAP的降低、运动能力和身体症状评分的改善相关。每个治疗组的患者数量较少，导致检测其他参数的统计显著差异的能力较低。
先前的研究已经提供了西地那非治疗特发性或与胶原性肺疾病相关的肺动脉高压的疗效证据，20 -22还有慢性血栓栓塞性疾病23这些研究大部分都是公开的。一项对5名患者(4名特发性肺动脉高压患者)的研究报告称，通过心导管测量血流动力学，平均PAP和PVR下降了18 mm Hg和706 dyne.s/cm5分别给予西地那非50 mg，每日3次，连续3个月。21另一项对9名患者(7名肺动脉高压患者)的研究报告称，每8小时服用50 mg西地那非，持续3个月，平均PAP下降5毫米汞柱。20.在12例慢性血栓栓塞性疾病患者中，西地那非50mg给药8小时可使平均PAP降低7.7 mm Hg, PVR降低574 dyne.s/cm5．23最近一项双盲、安慰剂对照、交叉研究对22例特发性肺动脉高压患者进行了西地那非25 - 100mg 8小时(剂量根据体重)，持续6周的研究，报告了从多普勒超声心动图测量得出的平均PAP降低了7毫米汞柱。22在这种情况下，我们的研究显示，在给药间隔时间结束时，平均PAP水平较未治疗水平下降约6毫米汞柱，给药1小时后下降约11毫米汞柱，与这些报道一致。
相比之下，在我们的研究中，运动能力的增加与特发性和胶原蛋白疾病相关的肺动脉高压中报道的6MW距离增加112-225米的效果相比是适度的。众所周知，HAPH的自然史不同于特发性肺动脉高压和与胶原性肺疾病相关的肺动脉高压。例如，HAPH患者的预期寿命明显较长。与此相一致的是，我们的研究人群年龄较大，基线6MW距离(418-456米)比迄今为止研究的其他形式肺动脉高压中使用西地那非的报告(226-376米)更大。尽管如此，如问卷所示，我们的患者组的身体活动有限，基线PAP和PVR提高了，即使在760米。来自同一区域的死于HAPH的患者有肺小动脉重塑。运动距离的增加和身体活动评分的改善，以及PAP的降低，与西地那非的有益反应一致。
这项研究扩展了我们之前的一份报告中的发现，西地那非减弱了健康吉尔吉斯志愿者对缺氧的急性升压反应，12最近一项对登山者和徒步旅行者的研究。24后者使用超声心动图报告了西地那非降低运动时的收缩压PAP并增加最大运动表现。PDE5对肺血管的抑制作用被认为是由环GMP依赖因子介导的，特别是NO和利钠因子。PDE5在重塑肺小动脉中的分布表明，它能够很好地影响这些因素的局部作用。在大鼠体内的研究表明，慢性缺氧可能上调PDE5活性，这可能参与了缺氧致肺动脉高压的病理生理过程。25我们不可能量化肺标本中PDE5的活性，但从其异常分布可以明显看出酶的表达增加。PDE5在有平滑肌(血管和支气管)的地方表达。HAPH肺的组织学检查显示典型的肌肉化增加，包括在一些血管中存在一个额外的纵向定向层，这是慢性缺氧的典型症状，5增加的肌肉化表现为免疫活性PDE5。通过抑制这种酶，西地那非可以增强环GMP依赖性因子的局部血管松弛和抗增殖作用。考虑到HAPH中NO水平降低，8循环利钠肽水平——由于右心室的压力负荷而升高——可能是这种情况下环GMP合成的主要刺激因素。26，27在暴露于缺氧的动物中工作(10% O2)的研究表明，服用西地那非3周可以减少肺血管重塑和PAP。12日,15显然，更难以确定西地那非对人体的血流动力学影响是否也伴随着肺血管重构的变化。
肺动脉高压是高海拔地区生活的一种公认的并发症——即使是生活在高海拔地区数百年的少数民族也是如此6-尽管很难获得准确的流行率数据。虽然不是本研究的主要目的，但我们的研究结果表明，居住在2500米以上的吉尔吉斯斯坦成年人口中，约18%的平均PAP高于25毫米汞柱。这使得我们假设导管插管的群体是研究社区的代表。心电图作为一种筛查工具缺乏敏感性，但我们的数据(18%)与早期的调查相比是有利的，在早期的调查中，136名吉尔吉斯高原居民中有20%的直接测量PAP超过25毫米汞柱。1其他基于心电图标准的研究报告了RVH在土著藏族中的患病率为17%，在居住在3000-4000米的秘鲁印第安人中的患病率为18%。28RVH的心电图证据在最近迁移到西藏的汉族人(29%)、从海平面地区到秘鲁高海拔地区的移民(28%)和北美3093米以下的学龄儿童(30%)中更常见，这一观察结果支持了在高海拔地区居住许多代可能对HAPH的发展具有保护作用的观点。28
我们认识到，由于后勤原因，需要在760米的主要学术医疗中心进行心导管检查是我们研究的一个限制，因为患者被移出了缺氧环境。然而，值得注意的是，我们对遥测大鼠的研究表明，如果不进行治疗，PAP不会立即下降，但在脱离慢性缺氧后的几天内仍保持较高水平15血管重塑会持续很长时间。6其次，只有四分之一的心电图显示有RVH的受试者愿意或能够长途前往医院参加这些研究，只有22名患者能够重复西地那非研究部分所需的医院就诊。因此，我们的研究缺乏定义西地那非在HAPH中的全部潜力和探索剂量-反应关系的力量。
尽管如此，西地那非对HAPH的管理是一种很有前途的治疗方法，对HAPH的治疗方案很少。使用钙拮抗剂，但必须给予相对较高的剂量，缺乏对肺血管床的特异性，副作用如踝关节水肿是常见的。29日,30.西地那非对全身血压影响不大，耐受性良好。对于卫生资源较差的国家来说，这是相对昂贵的，在广泛推荐西地那非之前，有必要对PDE5抑制对HAPH的长期影响进行更大的研究。
致谢
作者非常感谢辉瑞英国公司提供的西地那非和匹配的安慰剂以及PDE5的抗体(LIP1)。
参考文献
脚注
本研究得到英国心脏基金会项目资助PG/02/024的支持。
竞争利益:MRW获得了辉瑞公司在研究项目和讲座方面的支持。
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